汉诺塔问题(函数递归)

2024-06-14 15:01:24 浏览数 (2)

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汉诺塔问题(Hanoi Problem)是经典的问题解决算法,它涉及到数学、计算机科学和物理学等多个领域。这个问题最早可以追溯到19世纪末,由法国数学家爱德华·卢卡斯(Edouard Lucas)提出。
汉诺塔问题的描述如下:

有一个包含n个大小不同圆盘的塔,这些圆盘从大到小依次排列在一条直线上。现在要求将这个塔按照大小顺序重新排列到另一条直线上,每次只能将较大的圆盘放在较小的圆盘之上。问:最少需要多少次操作才能完成这个任务?

解决这个问题有很多方法,其中比较著名的有递归法、动态规划和贪心算法等。在这里,我们将用C语言展示一种简单的递归解决方法。

首先,我们定义一个C函数来表示汉诺塔问题:(这个问题并不算太复杂,所以直接将整个代码呈现出来)
代码如下:
递归法(C语言):

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#include<stdio.h>
void move(int n, char a, char b, char c)
{
    if (n == 1)
        printf("%c->%cn", a, c);
    else
    {
        move(n - 1, a, c, b);
        printf("%c->%cn", a, c);
        move(n - 1, b, a, c);
    }
}
int main()
{
    int n = 0; 
    scanf("%d", &n);     //输入圆盘个数
    move(n, 'a', 'b', 'c');
    return 0;
}

非递归法(C ):

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#include<iostream>
#include<stack>
using namespace std;
struct node
{
	int a, b, c, n;
	node(int m, int x, int y, int z) :n(m), a(x), b(y), c(z) {}
};
int main()
{
	int n;
	cin >> n;
	stack<node>s;
	s.push(node(n, 'a', 'b', 'c'));
	while (!s.empty())
	{
		node t = s.top();
		s.pop();
		if (t.n == 1) printf("%c -> %cn", t.a, t.c);
		else
		{
			s.push(node(t.n - 1, t.b, t.a, t.c));
			s.push(node(1, t.a, t.b, t.c));
			s.push(node(t.n - 1, t.a, t.c, t.b));
		}
	}
	return 0;
}
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以三个圆盘为例,输出结果为:

a->c
a->b
c->b
a->c
b->a
b->c
a->c

这个函数的参数分别为盘子的数量(n)、源柱子(A)、目标柱子(B)和辅助柱子(C)。在函数内部,我们使用递归的方式计算移动的步骤。当盘子数量为1时,我们直接将盘子从源柱子移动到目标柱子;否则,我们先将n-1个盘子从源柱子移动到辅助柱子,然后将编号为n的盘子从源柱子移动到目标柱子,最后将n-1个盘子从辅助柱子移动到目标柱子。

通过调用这个函数,我们可以计算出完成汉诺塔问题所需的最少操作次数。需要注意的是,这个递归方法的时间复杂度为O(2^n),空间复杂度也为O(n)。在实际应用中,当n较大时,该方法可能会导致栈溢出。为了解决这个问题,就需要借助其他更高级的算法的帮助了。

总之,汉诺塔问题是一个有趣且具有挑战性的问题。通过研究不同的解决方法,我们可以深入理解算法、数学和计算机科学等领域的知识。希望这篇文章能帮助你更好地理解汉诺塔问题及其解决方案。

补充:汉诺塔问题挺经典的,以前我也一知半解,后来随着更深层次的学习,对递归的理解也要比之前更深,慢慢的就有了自己的理解,理解的重点就是在于递归参数的变换,其实就是原始杆和目标杆的寻找,原始杆就是带有盘子的杆子,目标杆就是我们打算往上挪动盘子的杆子

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